Sowohl biologische als auch synthetische Linsen sind Wunderwerke der optischen Physik, die sich die Fähigkeit bestimmter Medien zunutze machen, Lichtstrahlen zu brechen oder zu biegen. Es gibt zwei Grundformen: konvex oder nach außen gebogen und konkav oder nach innen gebogen. Einer ihrer Hauptzwecke besteht darin, Bilder zu vergrößern oder sie größer erscheinen zu lassen, als sie tatsächlich sind.
Linsen findet man in Teleskopen, Mikroskopen, Ferngläsern und anderen optischen Instrumenten sowie im eigenen Auge. Wissenschaftlern und Studenten stehen eine Reihe einfacher algebraischer Gleichungen zur Verfügung, um die physikalischen Abmessungen und die Form einer Linse mit ihren Auswirkungen auf die durch sie hindurchtretenden Lichtstrahlen in Beziehung zu setzen.
Objektive und Vergrößerungsphysik
Die meisten "künstlichen" Linsen bestehen aus Glas. Der Grund, warum Linsen Licht brechen, ist, dass, wenn sich Lichtstrahlen von einem weg bewegenMittel(z.B. Luft, Wasser oder anderes physikalisches Material) ineinander übergehen, ändert sich ihre Geschwindigkeit nur geringfügig und die Strahlen ändern dadurch ihren Kurs.
Wenn Lichtstrahlen in eine doppelkonvexe Linse (d. h. eine, die von der Seite wie ein abgeflachtes Oval aussieht) in einer Richtung senkrecht zu der Linsenoberfläche werden die Strahlen, die jedem Rand am nächsten sind, scharf zur Mitte hin gebrochen, zuerst beim Eintritt in die Linse und erneut, wenn Verlassen. Diejenigen, die näher an der Mitte liegen, werden weniger gebogen und diejenigen, die senkrecht durch die Mitte gehen, werden überhaupt nicht gebrochen. Das Ergebnis ist, dass alle diese Strahlen bei a. konvergierenMittelpunkt (F) ein Abstandfvon der Mitte des Objektivs.
Die dünne Linsengleichung und das Vergrößerungsverhältnis
Bilder, die von Linsen und Spiegeln erzeugt werden, können entwederReal(d. h. auf eine Leinwand projizierbar) odervirtuell(d. h. nicht projizierbar). Konventionell sind die Entfernungswerte realer Bilder (ich) vom Objektiv sind positiv, während die virtueller Bilder negativ sind. Der Abstand des Objekts selbst vom Objektiv (Ö) ist immer positiv.
Konvexe (Sammel-)Linsen erzeugen reelle Bilder und sind mit einem positiven Wert von verbundenf, während konkave (zerstreuende) Linsen virtuelle Bilder erzeugen und mit einem negativen Wert von verbunden sindf.
Die Brennweitef, ObjektabstandÖund Bildabstandichsind verwandt mit demdünne Linsengleichung:
\frac{1}{o}+\frac{1}{i}=\frac{1}{f}
Während die Vergrößerungsformel oderVergrößerungsverhältnis (ich) setzt die Höhe des von der Linse erzeugten Bildes mit der Höhe des Objekts in Beziehung:
m=\frac{-i}{o}
Merken,ichist für virtuelle Bilder negativ.
Das menschliche Auge
Die Linsen Ihrer Augen funktionieren als Sammellinsen.
Wie Sie aus dem, was Sie bereits gelesen haben, vorhersagen können, sind Ihre Augenlinsen auf beiden Seiten konvex. Wenn Ihre Linsen nicht sowohl konvex als auch flexibel sind, würde das in Ihre Augen einfallende Licht von Ihrem Gehirn viel hektischer interpretiert als es tatsächlich ist, und die Menschen hätten schreckliche Schwierigkeiten, sich in der Welt zurechtzufinden (und hätten wahrscheinlich nicht überlebt, um nach Wissenschaft im Internet zu surfen Information).
Das Licht tritt zuerst durch die Hornhaut, die vorgewölbte äußere Schicht der Vorderseite des Augapfels, in das Auge ein. Es passiert dann die Pupille, deren Durchmesser durch winzige Muskeln reguliert werden kann. Die Linse befindet sich hinter der Pupille. Der Teil des Auges, auf dem das Bild entsteht, der sich auf der Innenseite des unteren hinteren Teils des Augapfels befindet, wird als. bezeichnetRetina. Visuelle Informationen werden über die Sehnerven von der Netzhaut an das Gehirn weitergegeben.
Vergrößerungsrechner
Sie können Websites finden, die Ihnen bei einigen dieser Probleme helfen, sobald Sie sich mit der grundlegenden Physik vertraut gemacht haben, indem Sie einige selbst durcharbeiten. Die Hauptidee besteht darin, zu verstehen, wie sich die verschiedenen Komponenten der Linsengleichung aufeinander beziehen und warum Änderungen an den Variablen die realen Auswirkungen haben, die sie bewirken.
Ein Beispiel für ein solches Online-Tool finden Sie in den Ressourcen.